KR20020063178A - Liquid gas exchanger - Google Patents

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Abstract

열교환기는 물로부터 액체 질소로 열을 전달하기 위해 사용된다. 열이 물에서 액체 질소로 전달될때, 물의 온도는 낮아지고 액체 질소는 질소 가스로 변환된다. 냉각된 물과 질소 가스는 반도체 제조 처리에서 하나 이상의 반도체 제조 장치에 이용된다. 이것으로, 액체 질소를 반도체 제조 처리에 사용되는 질소 가스로 변환시키기 위해 물이 액체 질소로 통과하는 것에 의해 물이 냉각되기 때문에 반도체 제조 처리의 전체 전력 소모가 낮아진다.Heat exchangers are used to transfer heat from water to liquid nitrogen. When heat is transferred from water to liquid nitrogen, the temperature of the water is lowered and the liquid nitrogen is converted to nitrogen gas. Cooled water and nitrogen gas are used in one or more semiconductor manufacturing devices in semiconductor manufacturing processes. This lowers the total power consumption of the semiconductor manufacturing process because the water is cooled by passing water through the liquid nitrogen to convert the liquid nitrogen into nitrogen gas used in the semiconductor manufacturing process.

Description

액체 가스 열교환기{LIQUID GAS EXCHANGER}Liquid Gas Heat Exchanger {LIQUID GAS EXCHANGER}

도 1은 반도체 제조 장치(청정실)의 일반적인 설계를 도시하는 도면이다. 청정실은 막 성장, 침전, 포토리소그래피, 에칭, 이온 주입 및 포토-레지스트 스트립핑용 구역을 포함한다. 청정실에서 처리 장치는 CVD(chemical vapor deposition) 시스템, PVD(physical vapor deposition) 시스템, 주입기, 노, RTP((가열냉각과 같은)rapid thermal processing) 시스템, 에칭기, 플라즈마 CVD 시스템, 스테퍼, 및 SEMs(scanning electron microscopes)등을 포함한다. 일반적으로, 처리 장치에 의해 발생된 열의 일부(예를들면, 1/3정도)는 냉각수로 운반된다. 냉각기는 냉각 처리된 물을 생산하기 위해 사용되고 이러한 냉각기는 1996년 맥그로우 힐 주식회사의 C.Y. Chang 및 S.M. Sze에 의해 공표된 "ULSI 기술"에 따른 일반적인 청정실의 전체 전력 소모의 18%를 차지한다.1 is a diagram illustrating a general design of a semiconductor manufacturing apparatus (clean room). The clean room includes zones for film growth, precipitation, photolithography, etching, ion implantation and photo-resist stripping. In clean rooms, the processing equipment may include chemical vapor deposition (CVD) systems, physical vapor deposition (PVD) systems, injectors, furnaces, rapid thermal processing (RTP) systems, etchers, plasma CVD systems, steppers, and SEMs. (scanning electron microscopes). Generally, some of the heat generated by the processing device (eg, about one third) is transferred to the coolant. Coolers are used to produce chilled water and these coolers were used in 1996 by C.Y. Chang and S.M. It accounts for 18% of the total power consumption of a typical clean room according to the "ULSI technology" published by Sze.

또한 처리 장치는 다양한 반도체 제조 처리에서 운반 가스와 같은 질소 가스, 반응 가스, 도펀트(dopant), 퍼지(purge) 가스 및 희석 가스등을 이용한다. 질소는 반도체 제조 장치에서 공기와 작동되도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 질소는 공간을 유지하기 위해 액체 상태로 탱크에 저장된다. 액체 질소를 질소 가스로 변환하기 위해서, 액체 질소는 대기에 노출된 핀(예를들면, 열교환기)을 가진 파이를 통해 이동하여 주위 조건에서 열을 흡수할 수 있다. 반도체 제조 처리에서 사용되는 또 다른 가스로는 산소 및 아르곤등이 있다.The processing apparatus also uses nitrogen gas, such as carrier gas, reactive gas, dopant, purge gas, diluent gas, etc. in various semiconductor manufacturing processes. Nitrogen can be used to operate with air in semiconductor manufacturing devices. In general, nitrogen is stored in the tank in liquid state to maintain space. To convert liquid nitrogen to nitrogen gas, liquid nitrogen can travel through a pie with fins (eg, heat exchangers) exposed to the atmosphere to absorb heat at ambient conditions. Still other gases used in semiconductor manufacturing processes include oxygen and argon.

종래기술의 한 문제점으로는 냉각제를 냉각시키기 위하여 분리된 냉각기가 제공되는 점이다. 이것은 공간을 차지하고 전력을 소모시켜, 웨이퍼 제조의 비용을 증가시킨다. 게다가, 액화 가스를 가스로 만들기 위해 가열하기 때문에, 전력이 소모되어 제조 처리의 비용이 증가한다.One problem with the prior art is that a separate cooler is provided for cooling the coolant. This takes up space and consumes power, increasing the cost of wafer fabrication. In addition, since the liquefied gas is heated to gas, power is consumed to increase the cost of the manufacturing process.

본 발명은 반도체 제조 장치에서 이용되는 냉각제 및 가스를 생산하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 특별하게는 물의 온도를 낮추고 액체 질소를 반도체 제조 처리에 사용하기 위한 질소 가스로 변환하기 위해 물에서 액체 질소로 열을 전달하는 열교환기의 사용에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and systems for producing coolants and gases for use in semiconductor manufacturing devices, and more particularly to liquid nitrogen in water for lowering the temperature of water and converting liquid nitrogen into nitrogen gas for use in semiconductor manufacturing processes. To the use of a heat exchanger to transfer heat to the furnace.

도 1은 종래 청정실의 설계를 도시하는 도면;1 shows a design of a conventional clean room;

도 2 및 도 6은 본 발명에 따른 냉각 시스템의 블록 선도를 도시하는 도면;2 and 6 show block diagrams of a cooling system according to the invention;

도 3A 및 도 3B는 본 발명의 실시예에 따른 도 2 및 도 6의 열교환기의 개략도;3A and 3B are schematic views of the heat exchanger of FIGS. 2 and 6 in accordance with an embodiment of the present invention;

도 4, 도 5 및 도 7은 도 2 및 도 6의 냉각 시스템을 작동시키기 위한 방법의 플로우챠트; 및4, 5 and 7 are flowcharts of a method for operating the cooling system of FIGS. 2 and 6; And

도 8 및 도 9는 도 2 및 도 6의 냉각 시스템과 사용할 수 있는 공기 조화 유닛의 블록 선도를 도시하는 도면이다.8 and 9 show block diagrams of an air conditioning unit that can be used with the cooling system of FIGS. 2 and 6.

본 발명의 한 관점에 따르면, 냉각 시스템은 반도체 제조 처리에서 사용되는 하나 이상의 장치 부분에 냉각제 및 가스를 공급하는 열교환기를 포함한다. 열교환기는 냉각제에서 액체 가스로 열을 전달하기 위해 냉각제(예를들면, 물) 공급원과 액체 가스 공급원(예를들면, 액체 질소)과 결합되고, 이것에 의해 냉각제는 냉각되고 액체 가스는 기화된다. 열교환기는 냉각제 및 가스를 공급하기 위해 반도체 제조 장치의 하나 이상의 유닛과 결합된다. 실시예에 따라, 열교환기는 동일한또는 다른 장치로 냉각제 및 가스를 공급할 수 있다.According to one aspect of the invention, a cooling system includes a heat exchanger for supplying coolant and gas to one or more device portions used in semiconductor manufacturing processes. The heat exchanger is combined with a coolant (eg water) source and a liquid gas source (eg liquid nitrogen) to transfer heat from the coolant to the liquid gas, whereby the coolant is cooled and the liquid gas is vaporized. The heat exchanger is combined with one or more units of the semiconductor manufacturing apparatus to supply coolant and gas. According to an embodiment, the heat exchanger may supply coolant and gas to the same or another device.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 냉각제(예를들면, 물)의 온도를 낮추는 방법은 냉각제 공급원에서 열교환기로 냉각제를 공급하는 단계, 액체 가스 공급원에서 열교환기로 액체 가스(예를들면, 액체 질소)를 공급하는 단계, 및 열교환기에서 반도체 제조 장치로 냉각제를 공급하는 단계를 포함한다. 또한 상기 방법은 열교환기에서 동일 반도체 제조 장치로 또는 다른 반도체 제조 장치로 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the invention, a method of lowering the temperature of a coolant (eg, water) comprises supplying a coolant from a coolant source to a heat exchanger, transferring liquid gas (eg, liquid nitrogen) from a liquid gas source to a heat exchanger Supplying, and supplying a coolant from the heat exchanger to the semiconductor manufacturing apparatus. The method also includes supplying a liquid gas in a gas state from a heat exchanger to the same semiconductor manufacturing device or to another semiconductor manufacturing device.

본 발명은 반도체 제조 비용의 절감을 제공하고 있다. 반도체 제조 처리에서 사용되는 냉각제는 냉각기를 거의 이용하지 않고 냉각된다. 대신에, 냉각제는 반도체 제조 처리에 사용하기 위해 가스 상태로 변환되는 액체 가스를 이용하여 냉각된다. 따라서, 냉각기에 의한 에너지 소모가 최소화되고 반도체 제조 비용도 감소된다.The present invention provides a reduction in semiconductor manufacturing costs. The coolant used in the semiconductor manufacturing process is cooled with little use of the cooler. Instead, the coolant is cooled using a liquid gas that is converted to a gaseous state for use in semiconductor manufacturing processes. Thus, energy consumption by the cooler is minimized and semiconductor manufacturing costs are also reduced.

도 2는 본 발명의 한 관점에 따른 냉각 시스템(100)를 설명한다. 밸브(102)는 액체 가스 공급원(104)을 선택적으로 열교환기(108)의 입구(106) 또는 열교환기(112)의 입구(110)에 결합시킨다. 예를들면, 밸브(102)는 코네티컷주, 스탬포드의 오메가 엔지니어링 주식회사에서 생산되는 종래의 밸브이다. 액체 가스 공급원(104)은 액체 질소를 저장하고 액체 가스를 저장하는 종래의 탱크이다.2 illustrates a cooling system 100 according to one aspect of the present invention. The valve 102 selectively couples the liquid gas source 104 to the inlet 106 of the heat exchanger 108 or the inlet 110 of the heat exchanger 112. For example, valve 102 is a conventional valve produced by Omega Engineering, Inc. of Stamford, Connecticut. Liquid gas source 104 is a conventional tank that stores liquid nitrogen and stores liquid gas.

입구(106)는 열교환기(108)에 의해 형성되는 챔버(113)를 통하는 파이프(114)와 결합된다. 파이프(114)는 열교환기(108)의 출구(118)와 결합된다. 밸브(120)는 선택적으로 열교환기(108)의 출구(118) 또는 열교환기(112)의 출구(122)를 가스 공급 파이프(124)와 결합시킨다. 밸브(120)는 밸브(102)와 같은 동일한 유형의 밸브이다. 파이프(124)는 질소 가스를 공급하기 위해 종래의 반도체 제조 장치(126A)와 결합된다. 장치(126A)는 CVD(chemical vapor deposition) 시스템, PVD(physical vapor deposition) 시스템, 주입기, 노, RTP((가열냉각과 같은)rapid thermal processing) 시스템, 에칭기, 플라즈마 CVD 시스템, 스테퍼, SEMs(scanning electron microscopes) 및 공기 조화 유닛중 하나일 수 있다.The inlet 106 is coupled with a pipe 114 through the chamber 113 formed by the heat exchanger 108. The pipe 114 is coupled with the outlet 118 of the heat exchanger 108. The valve 120 optionally couples the outlet 118 of the heat exchanger 108 or the outlet 122 of the heat exchanger 112 with the gas supply pipe 124. Valve 120 is a valve of the same type as valve 102. Pipe 124 is coupled with conventional semiconductor manufacturing apparatus 126A to supply nitrogen gas. Apparatus 126A may include chemical vapor deposition (CVD) systems, physical vapor deposition (PVD) systems, injectors, furnaces, rapid thermal processing (RTP) systems, etchers, plasma CVD systems, steppers, SEMs ( scanning electron microscopes) and air conditioning units.

열교환기(112)는 핀(130)과 부착된 외부면을 가지는 파이프(128)을 포함한다. 열교환기(112)는 주위 공기에서 열교환기(112)를 통과하는 액체 질소로 열을전달하기 위해 대기에 노출된다.Heat exchanger 112 includes a pipe 128 having an outer surface attached to fin 130. Heat exchanger 112 is exposed to the atmosphere to transfer heat from ambient air to liquid nitrogen passing through heat exchanger 112.

밸브(132)는 선택적으로 냉각제 공급원(134)을 열교환기(108)의 입구(136) 또는 종래 냉각기(140)의 입구(138)와 결합시킨다. 밸브(132)는 밸브(102)와 같은 동일한 유형의 밸브이다. 냉각제 공급원(134)에 저장된 냉각제는, 예를들어 도시 수도 라인에서 공급되는 물 또는 탈이온수 공급원에서 공급되는 탈이온수이다. 또한 냉각제 공급원(134)은 물의 열전달 능력에 영향을 주거나 냉각제 통로의 내부에서 형성되는 침전 또는 부식에 영향을 주는 불순물을 제거하기 위한 물 정화 장치를 포함할 수 있다.Valve 132 optionally couples coolant source 134 with inlet 136 of heat exchanger 108 or inlet 138 of conventional cooler 140. Valve 132 is a valve of the same type as valve 102. The coolant stored in the coolant source 134 is, for example, water supplied from a city water line or deionized water supplied from a deionized water source. The coolant source 134 may also include a water purification device to remove impurities that affect the heat transfer capability of the water or affect precipitation or corrosion formed inside the coolant passages.

비록 액체 질소 및 물이 도 2의 시스템(100)과 결합되어 기술되지만, 시스템(100)은 반도체 제조 처리에서 필요한 냉각제 및/또는 또 다른 액체 가스를 가열하거나 냉각하도록 사용할 수 있다. 예를들면, 또 다른 적합한 액체 가스로 액체 산소 및 액체 아르곤 및 글리콜을 포함하는 또 다른 적합한 냉각제를 포함할 수 있다.Although liquid nitrogen and water are described in conjunction with the system 100 of FIG. 2, the system 100 may be used to heat or cool the coolant and / or another liquid gas needed in the semiconductor fabrication process. For example, another suitable liquid gas may include liquid oxygen and another suitable coolant including liquid argon and glycols.

입구(136)는 물이 열교환기(108)에 의해 형성되는 챔버(113)안으로 유동하도록 열교환기(108)와 결합된다. 반면에 챔버(113)에서, 물은 파이프(114)와 접촉하고 파이프(114)안을 이동하는 질소로부터 열을 빼앗긴다. 액체 질소에 의해 냉각된 물은 출구(142)를 통해 열교환기(108)에서 방출된다.Inlet 136 is coupled with heat exchanger 108 such that water flows into chamber 113 formed by heat exchanger 108. In the chamber 113, on the other hand, water is deprived of heat from the nitrogen that contacts the pipe 114 and travels in the pipe 114. Water cooled by the liquid nitrogen is discharged from the heat exchanger 108 through the outlet 142.

냉각기(140)는 물의 온도를 낮추도록 사용되는 종래의 냉각기이다. 물은 입구(138)에서 냉각기(140)안으로 이동하고 출구(146)를 통해 방출된다. 밸브(144)는 선택적으로 열교환기(108)의 출구(142) 또는 냉각기(140)의 출구(146)를 냉각제공급 파이프와 결합시킨다. 파이프(148)는 냉각수를 공급하기 위해 장치(126A)에 결합된다. 한 실시예에서, 장치(126A)는 반도체 제조 장치에서 이용되는 냉각된 공기를 생성시키기 위해 냉각수(또는 다른 적합한 공기 조화 냉각제)를 이용하는 공기 조화 유닛으로 구성될 수 있다. 비록 파이프(124 및 128)는 냉각수 및 질소 가스를 동일 장치(126A)에 공급하는 것으로 설명하지만, 파이프(124 및 128)는 각각 하나 이상의 동일 또는 다른 반도체 장치(예를들면, 장치(126B 및 126C)에 냉각수나 질소 가스를 공급할 수 있다.The cooler 140 is a conventional cooler used to lower the temperature of the water. Water moves from the inlet 138 into the cooler 140 and is discharged through the outlet 146. Valve 144 optionally couples outlet 142 of heat exchanger 108 or outlet 146 of cooler 140 with a coolant supply pipe. Pipe 148 is coupled to apparatus 126A for supplying cooling water. In one embodiment, the apparatus 126A may be comprised of an air conditioning unit that utilizes coolant (or other suitable air conditioning coolant) to produce cooled air used in the semiconductor manufacturing apparatus. Although the pipes 124 and 128 are described as supplying coolant and nitrogen gas to the same device 126A, the pipes 124 and 128 are each one or more identical or different semiconductor devices (e.g., devices 126B and 126C). ) Can be supplied with cooling water or nitrogen gas.

제어 유닛(150)은 밸브(102, 120, 132 및 144)를 제어한다. 제어 유닛(150)은, 예를들면, 오메가 엔지니어링 주식회사에서 생산되는 종래의 온도 제어 유닛이다. 정상적인 작동에서, 제어 유닛(150)은 (1)밸브(102)가 공급원(104)과 입구(106)를 결합시키고, (2)밸브(120)가 출구(118)와 파이프(124)를 결합시키고, (3)밸브(132)가 공급원(134)과 입구(136)를 결합시키고, (4)밸브(144)가 출구(142)와 파이프(148)를 결합시키도록 할 수 있다. 열교환기(108)의 챔버(113)내에서, 물은 파이프(114)와 접촉하고 열은 물에서 파이프(114)로 파이프(114)에서 질소로 전달된다. 질소는 출구(118)를 통해 열교환기(108)로 방출되기 전에 액체에서 가스로 변화된다. 물은 파이프(114)에 열을 빼앗겨 냉각되고 출구(142)를 통해 열교환기(108)를 방출하기 전에 소정 온도에 이르게 된다. 질소 가스 및 냉각수는 반도체 제조 처리에 이용될 수 있도록 장치(126A)에 수용된다.The control unit 150 controls the valves 102, 120, 132 and 144. The control unit 150 is, for example, a conventional temperature control unit produced by Omega Engineering Co., Ltd. In normal operation, control unit 150 has (1) valve 102 coupling source 104 and inlet 106 and (2) valve 120 coupling outlet 118 and pipe 124. And (3) valve 132 couples source 134 and inlet 136, and (4) valve 144 engages outlet 142 and pipe 148. In the chamber 113 of the heat exchanger 108, water is in contact with the pipe 114 and heat is transferred from the water to the pipe 114 from the pipe 114 to nitrogen. Nitrogen is changed from liquid to gas before exiting the heat exchanger 108 through the outlet 118. The water is deprived of heat in the pipe 114 and cooled to a certain temperature before exiting the heat exchanger 108 through the outlet 142. Nitrogen gas and cooling water are housed in apparatus 126A for use in semiconductor manufacturing processes.

만일 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도가 너무 높으면, 제어 유닛(150)은 열교환기(108)를 우회하고 냉각기(140)를 이용한다. 만일 열교환기(108)에서방출하는 물이 너무 차가우면, 제어 유닛은 열교환기(108)에서 방출되는 물이 소정 온도로 될때까지 액체 질소를 열교환기(108)에서 열교환기(112)로 전환할 수 있다. 이러한 작동은 나중에 도 4를 참조하여 설명한다.If the temperature of the water discharged from the heat exchanger 108 is too high, the control unit 150 bypasses the heat exchanger 108 and uses the cooler 140. If the water discharged from the heat exchanger 108 is too cold, the control unit may convert liquid nitrogen from the heat exchanger 108 to the heat exchanger 112 until the water discharged from the heat exchanger 108 reaches a predetermined temperature. Can be. This operation is described later with reference to FIG. 4.

도 3A 및 도 3B는 열교환기(108)의 상부, 측면 및 정면도를 도시한다. 도 3A에 도시되는 바와같이, 챔버(103)는 폭(W), 길이(L) 및 높이(H)를 구비한다. 종래기술에서 통상의 지식을 가진자라면 W, L 및 H의 실제 크기가 청정실의 냉각수 및/또는 질소 가스의 필요에 따라 결정됨을 알 수 있다.3A and 3B show top, side and front views of heat exchanger 108. As shown in FIG. 3A, chamber 103 has a width W, a length L and a height H. As shown in FIG. Those skilled in the art will appreciate that the actual sizes of W, L and H are determined by the needs of cooling water and / or nitrogen gas in the clean room.

파이프(114)는 접합점(154-i), 직선 파이프(156-j), 접합점(158-k), 직선 파이프(160-1), 및 U-형상 파이프(162-m)의 결합을 포함한다. 여기서 i, j, k, l, m은 파이프(154, 156, 158, 160 및 162)의 수를 나타내는 정수이고, 이들의 값은 파이프(114)의 레벨 수에 따라 변화된다. 상부도(도 3A의 상부)를 참조하면, 파이프(114)는 입구(106)를 파이프(156-1)에 결합시키는 접합점(154-1)에서 시작된다. 다음 접합점(158-1)은 파이프(156-1)와 파이프(160-1)를 결합한다. 또 다른 접합점(158-2)은 파이프(160-1)와 파이프(162-1)을 결합한다. 파이프(162-1)는 상기에서 기술된 파이프가 위치되는 평면(제 1 평면)에서 파이프(114)를 180도 돌리기 위해 사용된다.Pipe 114 includes a combination of junction 154-i, straight pipe 156-j, junction 158-k, straight pipe 160-1, and U-shaped pipe 162-m. . Where i, j, k, l, m are integers representing the number of pipes 154, 156, 158, 160 and 162, and their values vary with the number of levels of pipe 114. Referring to the top view (top of FIG. 3A), the pipe 114 begins at the junction 154-1, which couples the inlet 106 to the pipe 156-1. Next junction 158-1 joins pipe 156-1 and pipe 160-1. Another junction 158-2 joins pipe 160-1 and pipe 162-1. Pipe 162-1 is used to rotate pipe 114 180 degrees in the plane (first plane) where the pipe described above is located.

다음 접합점(158-3)은 파이프(162-1)와 직선 파이프(160-2)를 결합한다. 접합점(158-4)은 직선 파이프(160-2)와 파이프(162-2)를 결합한다. 파이프(162-2)는 파이프(160-2)와 정렬되고 제 1 평면에서 수직한 평면으로 파이프(114)를 180도 돌리기 위해 사용된다. 측면도(도 3A의 하부)를 참조하면, 상기에서 기술되는 파이프의 결합이 파이프(114)의 부가적인 레벨을 위해 반복된다. 최종 레벨에서, 접합점(154-2)은 파이프(156-2)(파이프(114)의 단부)와 출구(118)를 결합한다.Next junction 158-3 joins pipe 162-1 and straight pipe 160-2. The junction 158-4 couples the straight pipe 160-2 and the pipe 162-2. Pipe 162-2 is used to rotate pipe 114 180 degrees in a plane aligned with pipe 160-2 and perpendicular to the first plane. Referring to the side view (bottom of FIG. 3A), the joining of the pipes described above is repeated for additional levels of pipe 114. At the final level, the junction 154-2 joins the pipe 156-2 (the end of the pipe 114) and the outlet 118.

종래기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 알 수 있는 바와같이, 파이프(114)는 파이프의 또 다른 결합 또는 도 3A에서 도시되는 구조를 형성하기 위해 구부려진 하나의 파이프로 만들어질 수 있다. 단일 파이프의 이용은 열교환기(108) 내부에서 주기적으로 가열되거나 냉각되는 상태에서 누설을 감소시킬 수 있다.As will be appreciated by those of ordinary skill in the art, pipe 114 may be made of one pipe that is bent to form another combination of pipes or the structure shown in FIG. 3A. The use of a single pipe can reduce leakage while periodically heating or cooling inside the heat exchanger 108.

정면도(도 3B)를 참조하면, 파이프(114)의 외부면은 챔버(103)를 채우는 물과 파이프(114)내에 질소 사이에서 열전달을 증가시키기 위해 핀(164)을 가지며 부착된다. 예를들면, 8개의 핀(164)이 파이프(114)의 외부면 둘레에서 동등한 간격으로 배치되어 있다. 또한 정면도에서는 동일 레벨상에 인접하는 파이프(160-1)가 중심에서 거리 "S"만큼 떨어져 배치됨을 도시한다. 인접 레벨상에서 인접하는 파이프(160-1)는 그 중심에서 거리 "S"만큼 떨어져 배치되어 있다. 종래기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 알 수 있는 것처럼, "S"의 실제 크기, 파이프의 크기 및 길이는 청정실의 냉각수 및/또는 질소 가스의 요구에 따라 결정된다. 또한, 파이프(160-1)가 거리 "S"만큼 떨어져 배치되고 있지만, 파이프(160-1)는 다른 거리로 떨어져 배치될 수 있다.Referring to the front view (FIG. 3B), the outer surface of the pipe 114 is attached with a fin 164 to increase heat transfer between the water filling the chamber 103 and nitrogen in the pipe 114. For example, eight fins 164 are arranged at equal intervals around the outer surface of the pipe 114. The front view also shows that adjacent pipes 160-1 on the same level are arranged a distance "S" away from the center. Adjacent pipes 160-1 on adjacent levels are arranged at a distance "S" from the center thereof. As will be appreciated by those of ordinary skill in the art, the actual size of the "S", the size and length of the pipe is determined by the needs of the coolant and / or nitrogen gas of the clean room. Also, while pipes 160-1 are arranged at a distance " S ", pipes 160-1 can be disposed at other distances.

도 4는 온도 범위 T1과 T2사이에서 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도를 유지시키는 시스템(100)의 방법(200)을 도시하고, 여기서 T1은 T2보다 크다. 방법(200)은 단계 "202"로 시작한다. 단계 "202"에서, 조작자는 제어 유닛(150)을소정 온도 T1 및 T2로 설정한다. 단계 "204"에서, 제어 유닛(150)은 챔버(113)를 물로 채우고 액체 질소가 파이프(114)를 통해 유동하도록 한다. 이것으로, 제어 유닛(150)은 (1)밸브(102)가 질소 공급원(104)과 입구(106)를 결합시키도록, (2)밸브(120)가 출구(118)와 파이프(124)를 결합시키도록, (3)밸브(132)가 물 공급원(134)과 입구(136)를 결합시키도록, (4)물이 출구(142)를 통해 챔버(113)에서 방출되지 않도록 폐쇄된 위치로 밸브(144)를 유지시킨다.4 shows a method 200 of a system 100 for maintaining the temperature of water discharged from a heat exchanger 108 between a temperature range T1 and T2, where T1 is greater than T2. The method 200 begins with step "202". In step 202, the operator sets the control unit 150 to the predetermined temperatures T1 and T2. At step 204, control unit 150 fills chamber 113 with water and allows liquid nitrogen to flow through pipe 114. This allows the control unit 150 to (1) allow the valve 102 to couple the nitrogen source 104 and the inlet 106 so that (2) the valve 120 connects the outlet 118 and the pipe 124. (3) the valve 132 to engage the water source 134 and the inlet 136 so that the water is not discharged from the chamber 113 through the outlet 142 to the closed position. Hold the valve 144.

(일단 챔버(113)에 물이 채워지면)단계 "206"에서, 제어 유닛(150)은 출구(142) 근처의 물의 온도가 온도 T1보다 큰 가를 결정하기 위해, 예를들어 물의 온도가 너무 높은가를 알아보기 위해 온도 센서(152)를 이용한다. 만일 출구(142)근처의 물의 온도가 너무 높으면, 단계 "206"에서 단계 "208"로 이행한다. 그렇지 않으면, 단계 "206"에서 단계 "210"으로 이행한다.(Once the chamber 113 is filled with water) In step 206, the control unit 150 determines whether the temperature of the water is too high, for example, to determine if the temperature of the water near the outlet 142 is greater than the temperature T1. The temperature sensor 152 is used to find out. If the temperature of the water near the outlet 142 is too high, the flow proceeds from step 206 to step 208. Otherwise, the flow proceeds from step 206 to step 210.

출구(142) 근처의 물의 온도는 챔버(113)내에서 물과 파이프(114)가 접촉하는 양에 따라 때때로 변화된다. 종래 통상의 지식을 가진자라면 출구(142)근처의 물의 온도가 변하지 않고, 챔버(113)의 물은 출구(142)를 향해 챔버(113)아래로 물이 이동할때 파이프와 일정하게 접촉하도록 균등하게 분배됨을 이해할 수 있다. 또한, 종래 통상의 지식을 가진자라면 일반적인 반도체 제조 처리는 물의 온도(예를들어, 30℃)를 냉각하기 위해 높은 허용한계(예를들어, ±10 내지 20℃)를 가지며 물은 온도가 균등하게 분배되는 양호한 열전도체임을 알 수 있다. 대안적으로, 챔버(13)를 통과하는 물의 온도를 일정하게 하기 위해 챔버(113)내의 물을 혼합하는 기계적인 혼합기가 배치될 수 있다.The temperature of the water near the outlet 142 is sometimes changed depending on the amount of water and pipe 114 contacting in the chamber 113. The person skilled in the art does not change the temperature of the water near the outlet 142, and the water in the chamber 113 is equally in contact with the pipe when the water moves down the chamber 113 toward the outlet 142. Can be understood as being distributed. In addition, a person of ordinary skill in the art has a high tolerance (e.g., ± 10 to 20 ° C) for cooling the temperature of water (e.g., 30 deg. C), and water has an equal temperature. It can be seen that it is a good thermal conductor distributed well. Alternatively, a mechanical mixer may be arranged to mix the water in chamber 113 to keep the temperature of the water passing through chamber 13 constant.

단계 "208"에서, 제어 유닛(150)은 열교환기(108)를 우회하고 소정 온도로 물을 냉각하기 위해 냉각기(140)를 이용한다. 이것으로, 제어 유닛(150)은 (1)밸브(102)가 질소 공급원(104)과 입구(106)를 결합시키고, (2)밸브(120)가 출구(118)와 파이프(124)를 결합시키고, (3)밸브(132)가 물 공급원(134)과 입구(138)를 결합시키고, (4)밸브(144)가 출구(146)와 장치(126A)에 결합시키도록 한다. 열교환기(108)는 장치(126A)에 질소 가스가 공급되도록 이용할 수 있다. 단계 "206"에서 단계 "208"로 이행되면 방법(200)은 출구(142) 근처의 물의 온도가 T1의 온도보다 작아질때까지 반복된다.In step 208, the control unit 150 uses the cooler 140 to bypass the heat exchanger 108 and cool the water to a predetermined temperature. In this way, the control unit 150 has (1) a valve 102 coupling the nitrogen source 104 and the inlet 106, and (2) a valve 120 coupling the outlet 118 and the pipe 124. And (3) valve 132 couples water source 134 and inlet 138, and (4) valve 144 couples outlet 146 and device 126A. Heat exchanger 108 may be utilized to supply nitrogen gas to apparatus 126A. Upon transitioning from step 206 to step 208, the method 200 is repeated until the temperature of the water near the outlet 142 is less than the temperature of T1.

단계 "210"에서, 제어 유닛(150)은 장치(126A)에 냉각수 및/또는 질소 가스를 공급하기 위해 열교환기(108)를 이용한다. 이것으로, 제어 유닛(150)은 (1)밸브(102)가 질소 공급원(104)과 입구(106)를 결합시키고, (2)밸브(120)가 출구(118)와 파이프(124)를 결합시키고, (3)밸브(132)가 물 공급원(132)와 입구(136)를 결합시키고, (4)밸브(144)가 출구(142)와 장치(126A)를 결합시키도록 한다. 단계 "208"에서 단계 "210"으로 수행된다.In step 210, the control unit 150 utilizes a heat exchanger 108 to supply cooling water and / or nitrogen gas to the apparatus 126A. In this way, the control unit 150 has (1) a valve 102 coupling the nitrogen source 104 and the inlet 106, and (2) a valve 120 coupling the outlet 118 and the pipe 124. And (3) valve 132 couples water source 132 and inlet 136, and (4) valve 144 couples outlet 142 and device 126A. In step "208", step "210" is performed.

단계 "212"에서, 제어 유닛(150)은 출구(142) 근처의 물의 온도가 T2보다 작은 가를 결정하기 위해, 예를들면 물의 온도가 너무 낮은가를 결정하기 위해(예를들어, 만일 물이 냉각되어 있으면) 온도 센서(152)를 이용한다. 만일 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도가 너무 낮으면, 단계 "212"에서 단계 "214"로 이행한다. 그렇지 않으면, 단계 "212"에서 단계 "216"으로 이행한다.In step "212", the control unit 150 may determine if the temperature of the water near the outlet 142 is less than T2, for example, to determine if the temperature of the water is too low (e.g., if the water is cooled The temperature sensor 152 is used. If the temperature of the water discharged from the heat exchanger 108 is too low, the flow goes from step 212 to step 214. Otherwise, the flow proceeds to step "216" from step "212".

단계 "214"에서, 제어 유닛(150)은 열교환기(108)를 우회하고 액체 질소를질소 가스로 변환하기 위해 열교환기(112)를 이용하고, 이것에 의해 열교환기(108)에서의 물은 온도 T2보다 높아진다. 이것으로, 제어 유닛(150)은 (1)밸브(102)가 질소 공급원(104)과 입구(110)를 결합시키고, (2)밸브(120)가 출구(122)와 파이프(124)를 결합시키고, (3)밸브(132)가 물 공급원(134)과 입구(136)를 결합시키고, (4)밸브(144)가 출구(142)와 장치(126A)를 결합시키도록 한다. 열교환기(108)는 냉각수가 장치(126A)에 공급되도록 사용할 수 있다. 단계 "212"에서 단계 "214"로 이행되면, 방법(200)은 출구(142) 근처의 물의 온도가 T2온도 보다 커질때 까지 반복한다.In step 214, the control unit 150 uses the heat exchanger 112 to bypass the heat exchanger 108 and convert liquid nitrogen into nitrogen gas, whereby water in the heat exchanger 108 is It becomes higher than temperature T2. As a result, the control unit 150 has (1) a valve 102 coupling the nitrogen source 104 and the inlet 110, and (2) a valve 120 coupling the outlet 122 and the pipe 124. And (3) valve 132 couples water source 134 and inlet 136, and (4) valve 144 couples outlet 142 and device 126A. Heat exchanger 108 may be used to allow cooling water to be supplied to device 126A. Proceeding from step 212 to step 214, the method 200 repeats until the temperature of the water near the outlet 142 is greater than the T2 temperature.

단계 "216"에서, 제어 유닛(150)은 장치(126A)에 냉각수 및/또는 질소 가스가 공급되도록 열교환기(108)를 이용한다. 이것으로, 제어 유닛(150)은 밸브(102)가 질소 공급원(104)과 입구(106)를 연결시키고, (2)밸브(120)가 출구(118)와 파이프(124)를 연결시키고, (3)밸브(132)가 물 공급원(134)과 입구(136)를 연결시키고, (4)밸브(144)가 출구(142)와 장치(126A)를 연결시키도록 한다. 단계 "206"에서 단계 "216"로 이행되면, 열교환기(108)를 방출하는 물의 온도를 유지시키기 위해 상술된 단계의 사이클이 유지된다.In step 216, control unit 150 utilizes heat exchanger 108 to supply cooling water and / or nitrogen gas to device 126A. In this way, the control unit 150 has a valve 102 connecting the nitrogen source 104 and the inlet 106, (2) the valve 120 connects the outlet 118 and the pipe 124, ( 3) The valve 132 connects the water source 134 and the inlet 136, and (4) the valve 144 connects the outlet 142 and the device 126A. Upon transition from step "206" to step "216", the cycle of the steps described above is maintained to maintain the temperature of the water releasing the heat exchanger 108.

도 5는 T1과 T2의 온도사이에서 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도를 유지시키는 시스템(100)의 방법(500)을 도시하고, 여기서 T1은 T2보다 크다. 방법(500)은 단계 "208"이 단계 "508"로 대체되고 단계 "214"가 단계 "514"로 대체되는 점을 제외하고는 방법(200)과 동일하다.5 shows a method 500 of a system 100 for maintaining the temperature of water discharged from the heat exchanger 108 between the temperatures of T1 and T2, where T1 is greater than T2. The method 500 is identical to the method 200 except that step "208" is replaced by step "508" and step "214" is replaced by step "514".

단계 "508"은 제어 유닛(150)이 물을 열교환기(108)와 냉각기(140) 모두에공급하도록 밸브(132)를 설정하는 것을 제외하고는 단계 "208"과 동일하다. 한 실시예에서, 밸브(132)는 두 지점으로 물을 동시에 공급하도록 설정된다. 단계 "508"에서, 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도가 너무 높을때 열교환기(108)는 냉각기(140)와 결합되도록 사용된다. 열교환기(108)와 떨어져서 물의 일부를 돌리는 것은 액체 질소로 열을 빼앗기는 물의 양을 작게 할 수 있고, 이것에 의해 열교환기(108)로 방출되는 물의 온도를 감소시킬 수 있다.Step 508 is the same as step 208 except that the control unit 150 sets the valve 132 to supply water to both the heat exchanger 108 and the cooler 140. In one embodiment, the valve 132 is set to supply water simultaneously to two points. In step 508, the heat exchanger 108 is used to couple with the cooler 140 when the temperature of the water discharged from the heat exchanger 108 is too high. Turning a portion of the water away from the heat exchanger 108 may reduce the amount of water deprived of heat with liquid nitrogen, thereby reducing the temperature of the water discharged to the heat exchanger 108.

단계 "514"는 제어 유닛(150)이 열교환기(108 및 112) 모두에 액체 질소를 공급하도록 밸브(102)를 설정하는 것을 제외하고는 단계 "214"와 동일하다. 한 실시예에서, 밸브(102)는 물이 두 지점으로 공급되도록 설정된다. 단계 "514"에서, 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도가 너무 낮을때, 열교환기(108)는 열교환기(112)와 결합되어 사용된다. 열교환기(108)와 떨어져서 액체 질소의 일부를 돌리는 것은 챔버(113)의 물로부터 열을 흡수하는 액체 질소의 양을 작게 할 수 있고, 이것에 의해 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도를 증가시킬 수 있다.Step 514 is the same as step 214 except that the control unit 150 sets the valve 102 to supply liquid nitrogen to both the heat exchangers 108 and 112. In one embodiment, the valve 102 is set to supply water to two points. In step 514, when the temperature of the water discharged from the heat exchanger 108 is too low, the heat exchanger 108 is used in conjunction with the heat exchanger 112. Turning a portion of the liquid nitrogen away from the heat exchanger 108 may reduce the amount of liquid nitrogen absorbing heat from the water in the chamber 113, thereby increasing the temperature of the water discharged from the heat exchanger 108. You can.

도 6은 본 발명의 다른 관점에 따른 냉각 시스템(600)를 도시한다. 시스템(600)은 밸브(132)의 하부 흐름과 입구(136)의 상부 흐름을 가지는 밸브(602), 및 밸브(102)의 하부 흐름과 입구(106)의 상부 흐름을 가지는 밸브(604)가 첨부된점을 제외하고는 시스템(100)과 동일하다. 제어 유닛(150)은 (방법(700)에서 기술되어지는)열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도를 제어하는 수단의 하나로서 열교환기(108)안에서의 물과 질소 유량을 제어하기 위해 밸브(602 및 604)를 이용한다. 냉각기(140), 열교환기(112) 및 이것과 결합되는 파이프 및밸브는 시스템의 한 실시예로 선택되고, 여기서 밸브(602 및 604)는 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도를 제어하는 제어 유닛(150)의 수단이다.6 illustrates a cooling system 600 in accordance with another aspect of the present invention. System 600 includes a valve 602 having a lower flow of valve 132 and an upper flow of inlet 136, and a valve 604 having a lower flow of valve 102 and an upper flow of inlet 106. Same as system 100 except as noted. The control unit 150 is a means for controlling the temperature of the water discharged from the heat exchanger 108 (described in method 700) to control the flow rate of water and nitrogen in the heat exchanger 108. 602 and 604). The cooler 140, heat exchanger 112 and pipes and valves associated therewith are selected as one embodiment of the system, where valves 602 and 604 control the temperature of the water discharged from the heat exchanger 108. Means of unit 150.

도 7은 T1과 T2사이에서 열교환기(108)에서 방출되는 물의 온도를 유지시키는 시스템(600)의 방법(700)을 도시한다. 방법(700)은 단계 "208"이 단계 "708"로 대체되고, 단계 "214"가 단계 "714"로 대체되고, 열교환기의 일반적인 작동(단계 "210"과 단계 "216")중에 제어 유닛(150)이 밸브(602 및 604)를 제 1 위치(예를들면, 50%의 개방)로 개방하는 점을 제외하고는 방법(200)과 동일하다.FIG. 7 shows a method 700 of a system 600 for maintaining the temperature of water discharged from the heat exchanger 108 between T1 and T2. The method 700 includes a step "208" replaced by step "708", a step "214" replaced by a step "714", and the control unit during normal operation of the heat exchanger (step "210" and step "216"). Same as method 200 except that 150 opens valves 602 and 604 to a first position (eg, 50% open).

단계 "708"은 냉각기(140)와 열교환기(108)를 우회하는 대신에 제어 유닛(150)이 열교환기(108)의 질소 유량을 증가시키고 물의 유량을 감소시키는 점을 제외하고는 단계 "210"과 동일하다. 물의 유량을 감소시킴으로서 작은 양의 물이 액체 질소로 열을 빼앗길 수 있도록 할 수 있고, 이것에 의해 물의 온도를 감소시킨다. 질소 유량을 증가시킴으로서 액체 질소의 많은 양이 챔버(113)내의 물로부터 열을 흡수할 수 있고, 이것에 의해 물의 온도를 감소시킬 수 있다. 물의 유량을 감소시키기 위해, 제어 유닛(150)은 밸브(602)를 제 2 위치(25%의 개방)로 폐쇄한다. 질소 유량을 증가시키기 위해, 제어 유닛(150)은 밸브(604)를 제 3 위치(예를들면, 75%의 개방)로 개방한다.Step 708 is step 210 except that the control unit 150 increases the nitrogen flow rate of the heat exchanger 108 and reduces the water flow rate instead of bypassing the cooler 140 and the heat exchanger 108. Is the same as " By reducing the flow rate of water, a small amount of water can be deprived of heat to liquid nitrogen, thereby reducing the temperature of the water. By increasing the nitrogen flow rate, a large amount of liquid nitrogen can absorb heat from the water in the chamber 113, thereby reducing the temperature of the water. To reduce the flow rate of water, the control unit 150 closes the valve 602 to the second position (25% open). To increase the nitrogen flow rate, the control unit 150 opens the valve 604 to a third position (eg, 75% open).

단계 "714"는 제어 유닛(150)이 열교환기(108)와 열교환기(112)를 우회하는 대신에 열교환기(108)의 질소 유량을 증가시키고 및/또는 물 유량을 감소시키는 점을 제외하고는 단계 "216"과 동일하다. 물의 유량을 증가시킴으로서 많은 양의 물이 액체 질소로 열을 빼앗기도록 할 수 있고, 이것에 의해 물의 온도가 증가한다.질소 유량을 감소시킴으로서 액체 질소의 적은 양이 챔버(113)내의 물로부터 열을 흡수할 수 있도록 하고, 이것에 의해 열교환기에서 방출되는 물의 온도를 증가시킬 수 있다. 물의 유량을 증가시키기 위해, 제어 유닛(150)은 밸브(602)를 제 3 위치(예를들면, 75%의 개방)로 개방한다. 질소의 유량을 감소시키기 위해, 제어 유닛(150)은 밸브(604)를 제 2 위치(25%의 개방)로 폐쇄한다.Step 714 is except that the control unit 150 increases the nitrogen flow rate of the heat exchanger 108 and / or decreases the water flow rate instead of bypassing the heat exchanger 108 and the heat exchanger 112. Is the same as step "216". Increasing the flow rate of the water allows a large amount of water to lose heat to the liquid nitrogen, thereby increasing the temperature of the water. By reducing the nitrogen flow rate, a small amount of liquid nitrogen removes heat from the water in the chamber 113. Absorption, thereby increasing the temperature of the water discharged from the heat exchanger. To increase the flow rate of the water, the control unit 150 opens the valve 602 to a third position (eg, 75% open). To reduce the flow rate of nitrogen, the control unit 150 closes the valve 604 to the second position (25% open).

열교환기(108)에서 방출되는 냉각수의 이용중 하나는 반도체 제조 장치내에 위치되는 많은 반도체 제조 장치의 허용한도내에서 온도를 유지시키는 공기 조화 유닛의 냉매(냉각제)를 냉각시키는 것이다. 도 8은 시스템(100 및 600)과 결합되어 사용되는 공기 조화 시스템(800)의 한 실시예를 도시한다. 공기 조화 시스템(800)은 공기 조화 유닛(850)의 냉매를 냉각시키기 위해 사용되는 열교환기(냉각제 배드)(808)를 포함한다. 냉매는 공기 조화 유닛으로 방출되고 입구 파이프(806)를 통해 냉각제 배드(808)의 챔버(813)로 진입한다. 입구 파이프(806)는 챔버(813)내에 이동하는 파이프(814)의 한 단부와 결합된다. 파이프(814)의 또 다른 단부는 공기 조화 유닛(850)으로 냉매를 되돌리기 위해 출구 파이프(818)와 결합된다. 냉각제 배드(808) 및 파이프(814)는, 예를들어, 열교환기(108)와 파이프(114)와 같은 유사한 구조를 가진다. 열교환기(108)에서 냉각된 물은 (열교환기(108)의 입구와 같이 작동하는)파이프(148)를 통해 챔버(813)로 들어오고, 출구 파이프(842)를 통해 챔버(813)에서 방출된다. 챔버(813)내에서, 냉각된 물은 파이프(814)와 접촉하고 냉매를 냉각한다.One use of the coolant discharged from the heat exchanger 108 is to cool the refrigerant (coolant) of the air conditioning unit that keeps the temperature within the allowable limits of many semiconductor manufacturing devices located in the semiconductor manufacturing device. 8 shows one embodiment of an air conditioning system 800 used in conjunction with systems 100 and 600. The air conditioning system 800 includes a heat exchanger (coolant bed) 808 used to cool the refrigerant of the air conditioning unit 850. The refrigerant is released to the air conditioning unit and enters the chamber 813 of the coolant bed 808 through the inlet pipe 806. Inlet pipe 806 is coupled to one end of pipe 814 that moves within chamber 813. Another end of the pipe 814 is coupled with the outlet pipe 818 to return the refrigerant to the air conditioning unit 850. The coolant bed 808 and the pipe 814 have similar structures, such as, for example, the heat exchanger 108 and the pipe 114. The water cooled in the heat exchanger 108 enters the chamber 813 through the pipe 148 (which acts as the inlet of the heat exchanger 108) and exits the chamber 813 through the outlet pipe 842. do. In the chamber 813, the cooled water contacts the pipe 814 and cools the refrigerant.

또 다른 실시예에서, 열교환기(108)는 냉각제 배드와 같이 작동한다. 도 9에서 도시된 바와같이, 냉매는 파이프(806)를 통해 열교환기(108)의 챔버(113)로 들어온다. 파이프(806)는 챔버(113)내에서 이동하는 파이프(814)의 한 단부와 결합된다. 파이프(814)의 또 다른 단부는 공기 조화 유닛(850)으로 냉매를 되돌리기 위해 파이프(818)와 결합된다.In yet another embodiment, the heat exchanger 108 operates like a coolant bed. As shown in FIG. 9, the refrigerant enters the chamber 113 of the heat exchanger 108 through the pipe 806. Pipe 806 is coupled with one end of pipe 814 moving within chamber 113. Another end of the pipe 814 is coupled with the pipe 818 to return the refrigerant to the air conditioning unit 850.

비록 본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 상세한 설명은 본 발명의 한 예만을 설명한 것이고 이것에 제한되지 않는다. 예를들면, 실제 적용에 따라 열교환기(108)를 대신하여 또 다른 유형의 열교환기가 사용될 수 있다. 또한, 만일 열교환기(108)의 용량이 불충분하면, 열교환기(108)는 필요한 양의 냉각수 및/또는 질소 가스를 생산하기 위해 열교환기(112)와 냉각기(140)를 동시에 사용할 수 있다. 또한, 상기의 어떤 적용에서 액체 질소 또는 물의 유동이 감소되면, 종래의 장치는 반도체 제조 장치의 요구에 따라 시스템(100 및 600)과 결합되어 사용될 수 있다. 하기의 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 범위내에서 본 실시예의 다양한 적용 및 결합의 특징을 다양하게 할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, the detailed description is only one example of the present invention and is not limited thereto. For example, another type of heat exchanger may be used in place of heat exchanger 108 depending on the actual application. In addition, if the capacity of the heat exchanger 108 is insufficient, the heat exchanger 108 may use the heat exchanger 112 and the cooler 140 simultaneously to produce the required amount of coolant and / or nitrogen gas. In addition, if the flow of liquid nitrogen or water is reduced in any of the above applications, conventional devices may be used in conjunction with systems 100 and 600 as required by semiconductor manufacturing devices. Various features of various applications and combinations of the embodiments can be varied within the scope of the invention as defined by the following claims.

Claims (38)

액체 가스의 공급원;Source of liquid gas; 냉각제의 공급원;Source of coolant; 제 1 반도체 제조 장치; 및A first semiconductor manufacturing apparatus; And 제 1 열교환기를 포함하고,A first heat exchanger, 상기 제 1 열교환기는 제 1 열교환기로 냉각제를 공급하는 냉각제의 공급원과 결합되는 제 1 입구;The first heat exchanger includes a first inlet coupled to a source of coolant for supplying coolant to the first heat exchanger; 상기 제 1 반도체 제조 장치와 결합되는 제 1 출구, 여기서 상기 제 1 열교환기는 제 1 출구를 통해 제 1 반도체 제조 장치로 냉각제를 공급하고;A first outlet coupled to the first semiconductor manufacturing device, wherein the first heat exchanger supplies a coolant to the first semiconductor manufacturing device through the first outlet; 상기 제 1 열교환기로 액체 가스를 공급하는 상기 액체 가스의 공급원과 결합되는 제 2 입구 ; 및A second inlet coupled with a source of liquid gas for supplying liquid gas to the first heat exchanger; And 상기 액체 가스를 반도체 제조 처리에 사용되는 가스 상태로 공급하는 제 2 출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 가스 열교환기의 시스템.And a second outlet for supplying the liquid gas in a gas state used in a semiconductor manufacturing process. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각제는 물과 글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.The coolant comprises water and glycol. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 액체 가스는 액체 질소, 액체 산소 및 액체 아르곤을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.Said liquid gas comprises liquid nitrogen, liquid oxygen and liquid argon. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 출구는 제 1 반도체 제조 장치와 결합되고, 상기 제 1 열교환기는 제 2 출구를 통해 제 1 반도체 제조 장치로 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.The second outlet is coupled to a first semiconductor manufacturing apparatus, and the first heat exchanger supplies a liquid gas in a gas state to the first semiconductor manufacturing apparatus through the second outlet. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 2 반도체 제조 장치를 더 포함하고,Further comprising a second semiconductor manufacturing device, 상기 제 2 출구는 제 2 반도체 제조 장치와 결합되고, 상기 제 1 열교환기는 제 2 출구를 통해 제 2 반도체 제조 장치로 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.The second outlet is coupled to a second semiconductor manufacturing device, and wherein the first heat exchanger supplies a liquid gas in a gas state to the second semiconductor manufacturing device through the second outlet. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 제 3 입구 및 제 2 반도체 제조 장치와 결합되는 제 3 출구를 구비하는 제 2 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.And a second heat exchanger having a third inlet and a third outlet coupled with the second semiconductor fabrication apparatus. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2 입구, 상기 액체 가스의 공급원 및 상기 제 3 입구와 결합되는 제 1 밸브를 더 포함하고, 상기 제 1 밸브는 선택적으로 액체 가스를 액체 가스의 공급원에서 제 2 입구 또는 제 3 입구로 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And a first valve coupled with the second inlet, the source of liquid gas and the third inlet, wherein the first valve optionally flows liquid gas from a source of liquid gas to a second inlet or third inlet A system, characterized in that. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2 입구, 상기 액체 가스의 공급원 및 상기 제 3 입구와 결합되는 제 1 밸브를 더 포함하고, 상기 제 1 밸브는 액체 가스를 액체 질소의 공급원에서 제 2 입구와 제 3 입구 모두에 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And a first valve coupled with the second inlet, the source of liquid gas and the third inlet, the first valve flowing liquid gas from both the source of liquid nitrogen to the second inlet and the third inlet. System characterized in that. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제 2 출구, 상기 제 3 출구 및 상기 제 2 반도체 제조 장치에 결합되는 제 2 밸브를 더 포함하고, 상기 제 2 밸브는 선택적으로 액체 가스를 선택적으로 제 2 출구 또는 제 3 출구에서 제 2 반도체 제조 장치로 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And further comprising a second valve coupled to the second outlet, the third outlet, and the second semiconductor manufacturing device, wherein the second valve selectively selects a liquid gas and optionally a second semiconductor at the second outlet or the third outlet. A system characterized by flowing into a manufacturing apparatus. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2 열교환기는 제 3 입구와 결합되는 제 1 단부와 제 3 출구와 결합되는 제 2 단부를 구비하는 제 2 파이프를 더 포함하고, 상기 제 2 파이프는 주위 조건에 노출되는 것을 특징으로 하는 시스템.And the second heat exchanger further comprises a second pipe having a first end coupled with a third inlet and a second end coupled with a third outlet, the second pipe being exposed to ambient conditions. . 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 제 4 입구; 및 상기 제 1 반도체 제조 장치와 결합되는 제 5 출구를 구비하는 냉각기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.Fourth inlet; And a cooler having a fifth outlet coupled with the first semiconductor manufacturing device. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 냉각제의 공급원, 상기 제 1 입구 및 상기 제 4 입구와 결합되는 제 3 밸브를 더 포함하고, 상기 제 3 밸브는 선택적으로 냉각제를 냉각제의 공급원에서 제 1 입구 또는 제 4 입구로 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And a third valve coupled with the source of coolant, the first inlet and the fourth inlet, the third valve selectively flowing coolant from the source of coolant to the first inlet or the fourth inlet. System. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 냉각제의 공급원, 상기 제 1 입구 및 상기 제 4 입구와 결합되는 제 3 밸브를 더 포함하고, 상기 제 3 밸브는 냉각제를 냉각제의 공급원에서 제 1 입구와 제 4 입구 모두에 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And a third valve coupled with the source of coolant, the first inlet and the fourth inlet, wherein the third valve flows the coolant from the source of coolant to both the first inlet and the fourth inlet. System. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 1 출구, 상기 제 4 출구 및 상기 제 1 반도체 제조 장치에 결합되는 제 4 밸브를 더 포함하고, 상기 제 4 밸브는 선택적으로 냉각제를 제 1 출구 또는 제 4 출구에서 제 1 반도체 제조 장치로 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And further comprising a fourth valve coupled to the first outlet, the fourth outlet, and the first semiconductor manufacturing device, wherein the fourth valve selectively transfers coolant from the first or fourth outlet to the first semiconductor manufacturing device. A system characterized in that the flow. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 제 1 출구 근처에서 위치되는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.Further comprising a temperature sensor positioned near the first outlet. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 하나 이상의 상기 온도 센서, 상기 제 1 밸브, 상기 제 3 밸브, 상기 제 4 밸브 및 상기 제 5 밸브에 결합되는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.And a control unit coupled to at least one of said temperature sensor, said first valve, said third valve, said fourth valve and said fifth valve. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 반도체 제조 장치는 CVD(chemical vapor deposition) 시스템, PVD(physical vapor deposition) 시스템, 주입기, 노, RTP(rapid thermal processing) 시스템, 에칭기, 플라즈마 CVD 시스템, 스테퍼, SEM(scanning electron microscope) 및 공기 조화 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.The first semiconductor manufacturing apparatus includes a chemical vapor deposition (CVD) system, a physical vapor deposition (PVD) system, an injector, a furnace, a rapid thermal processing (RTP) system, an etching machine, a plasma CVD system, a stepper, a scanning electron microscope (SEM) And an air conditioning unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 입구 및 상기 냉각제의 공급원과 결합되는 제 5 밸브를 더 포함하고, 상기 제 5 밸브는 냉각제를 선택된 속도로 제 1 입구로 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And a fifth valve coupled with the first inlet and the source of coolant, the fifth valve flowing coolant to the first inlet at a selected rate. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제 2 입구를 상기 액체 가스의 공급원과 결합시키는 제 6 밸브를 더 포함하고, 상기 제 6 밸브는 액체 가스를 선택된 속도로 제 2 입구로 유동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.And a sixth valve for coupling the second inlet with the source of liquid gas, the sixth valve flowing liquid gas to the second inlet at a selected rate. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제 1 출구에서 위치되는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.Further comprising a temperature sensor positioned at the first outlet. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 하나 이상의 상기 온도 센서, 상기 제 5 밸브 및 상기 제 6 밸브와 결합되는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.And a control unit coupled with at least one of said temperature sensor, said fifth valve and said sixth valve. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열교환기는 제 1 열교환기로 냉매를 공급하는 공기 조화 유닛에 결합된 제 5 입구; 및 냉각제를 공기 조화 유닛으로 공급하는 제 5 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.The heat exchanger includes: a fifth inlet coupled to an air conditioning unit for supplying refrigerant to the first heat exchanger; And a fifth outlet for supplying coolant to the air conditioning unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 3 열교환기로 냉매를 공급하는 공기 조화 유닛과 결합되는 제 5 입구;A fifth inlet coupled with an air conditioning unit for supplying refrigerant to a third heat exchanger; 제 5 출구, 여기서 제 3 출구는 공기 조화 유닛으로 냉각제를 공급하고;A fifth outlet, wherein the third outlet supplies coolant to the air conditioning unit; 상기 제 1 출구와 결합되는 제 6 입구, 여기서 제 1 출구는 제 6 입구를 통해 제 3 열교환기로 냉각제를 공급하고; 및A sixth inlet coupled with the first outlet, wherein the first outlet supplies coolant to a third heat exchanger through the sixth inlet; And 상기 냉각제를 상기 제 3 열교환기에서 방출시키는 제 6 출구를 구비하는 제 3 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.And a third heat exchanger having a sixth outlet for discharging said coolant from said third heat exchanger. 냉각제 공급원에서 제 1 열교환기로 냉각제를 공급하는 단계;Supplying coolant from the coolant source to the first heat exchanger; 액체 가스 공급원에서 상기 열교환기로 액체 가스를 공급하는 단계, 여기서 액체 가스는 가스 상태로 변경되고 냉각제는 냉각되며;Supplying liquid gas from a liquid gas source to the heat exchanger, where the liquid gas is changed to a gas state and the coolant is cooled; 상기 제 1 열교환기에서 제 1 반도체 제조 장치로 냉각된 냉각제를 공급하는 단계; 및Supplying a cooled coolant from the first heat exchanger to a first semiconductor manufacturing apparatus; And 반도체 제조 공정에서 사용되는 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에서 에너지를 보존하는 방법.A method for conserving energy in semiconductor manufacturing comprising supplying a liquid gas used in a semiconductor manufacturing process in a gaseous state. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 1 열교환기에서 상기 제 1 반도체 제조 장치로 공급되는 냉각된 냉각제가 소정 온도보다 높으면,If the cooled coolant supplied from the first heat exchanger to the first semiconductor manufacturing apparatus is higher than a predetermined temperature, 상기 냉각제 공급원에서 냉각기로 냉각제를 공급하는 단계; 및Supplying coolant from said coolant source to a cooler; And 상기 냉각기에서 제 1 반도체 제조 장치로 냉각제를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying a coolant from said cooler to a first semiconductor manufacturing device. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 단계는 액체 가스를 가스 상태로 제1 반도체 제조 장치로 운반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying the liquid gas in a gas state comprises conveying the liquid gas in a gas state to the first semiconductor manufacturing apparatus. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 단계는 액체 가스를 가스 상태로 제 2 반도체 제조 장치로 운반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying the liquid gas in a gas state comprises conveying the liquid gas in a gas state to the second semiconductor manufacturing apparatus. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 열교환기에서 상기 제 1 반도체 제조 장치로 공급되는 냉각제가 소정 온도보다 낮으면,If the coolant supplied from the heat exchanger to the first semiconductor manufacturing apparatus is lower than a predetermined temperature, 상기 액체 가스 공급원에서 제 2 열교환기로 액체 가스를 공급하는 단계; 및Supplying liquid gas from the liquid gas source to a second heat exchanger; And 상기 제 2 열교환기에서 제 2 반도체 제조 장치로 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying a liquid gas in a gas state from the second heat exchanger to a second semiconductor manufacturing device. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 냉각제는 물과 글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And said coolant comprises water and glycol. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 액체 가스는 액체 질소, 액체 산소 및 액체 아르곤을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The liquid gas comprises liquid nitrogen, liquid oxygen and liquid argon. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 만일 상기 제 1 열교환기에서 상기 제 1 반도체 제조 장치로 공급되는 냉각된 냉각제가 소정 온도보다 크면, 상기 냉각제 공급원에서 상기 제 1 열교환기와 냉각기로 냉각제를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.If the cooled coolant supplied from the first heat exchanger to the first semiconductor manufacturing apparatus is greater than a predetermined temperature, supplying coolant from the coolant source to the first heat exchanger and cooler. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 냉각기에서 상기 제 1 반도체 제조 장치로 냉각제를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying a coolant from said cooler to said first semiconductor manufacturing device. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 열교환기에서 상기 제 1 반도체 제조 장치로 공급된 냉각기가 소정 온도보다 낮으면, 상기 액체 가스 공급원에서 상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기로 액체 가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying the liquid gas from the liquid gas source to the first heat exchanger and the second heat exchanger if the cooler supplied from the heat exchanger to the first semiconductor manufacturing apparatus is lower than a predetermined temperature. . 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제 2 열교환기에서 제 2 반도체 제조 장치로 액체 가스를 가스 상태로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying a liquid gas in a gas state from the second heat exchanger to a second semiconductor manufacturing device. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 1 열교환기에서 제 1 반도체 제조 장치로 공급되는 냉각된 냉각제가소정 온도보다 높으면,If the cooled coolant supplied from the first heat exchanger to the first semiconductor manufacturing apparatus is higher than a predetermined temperature, 상기 냉각제 공급원에서 제 1 열교환기로 냉각제 유량을 감소시키는 단계;Reducing coolant flow rate from the coolant source to a first heat exchanger; 상기 액체 가스 공급원에서 제 1 열교환기로 액체 가스 유량을 증가시키는 단계; 또는Increasing liquid gas flow rate from the liquid gas source to a first heat exchanger; or 상기 냉각제 공급원에서 제 1 열교환기로 냉각제 유량을 감소시키고 상기 액체 가스 공급원에서 제 1 열교환기로 액체 가스 유량을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Reducing coolant flow rate from said coolant source to a first heat exchanger and increasing liquid gas flow rate from said liquid gas source to a first heat exchanger. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 열교환기에서 제 1 반도체 제조 장치로 공급되는 냉각제가 소정 온도보다 낮으면,If the coolant supplied from the heat exchanger to the first semiconductor manufacturing apparatus is lower than a predetermined temperature, 상기 액체 가스 공급원에서 제 1 열교환기로 공급되는 액체 가스 유량을 감소시키는 단계;Reducing the liquid gas flow rate supplied from the liquid gas source to the first heat exchanger; 상기 냉각제 공급원에서 제 1 열교환기로 공급되는 냉각제 유량을 증가시키는 단계; 또는Increasing the coolant flow rate from the coolant source to the first heat exchanger; or 상기 액체 가스 공급원에서 상기 제 1 열교환기로 공급되는 액체 가스 유량을 감소시키고 상기 냉각제 공급원에서 제 1 열교환기로 공급되는 냉각제 유량을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Reducing the liquid gas flow rate supplied from the liquid gas source to the first heat exchanger and increasing the coolant flow rate supplied from the coolant source to the first heat exchanger. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 공기 조화 유닛에서 제 1 열교환기로 냉매를 공급하는 단계, 여기서 냉매는 냉각되고; 및Supplying a refrigerant from the air conditioning unit to the first heat exchanger, where the refrigerant is cooled; And 상기 제 1 열교환기에서 공기 조화 유닛으로 냉각된 냉매를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying a cooled refrigerant from said first heat exchanger to an air conditioning unit. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 제 1 열교환기에서 제 3 열교환기로 냉각된 냉각제를 공급하는 단계;Supplying a coolant cooled from the first heat exchanger to a third heat exchanger; 공기 조화 유닛에서 제 3 열교환기로 냉매를 공급하는 단계, 여기서 냉매는 냉각되고; 및Supplying a refrigerant from the air conditioning unit to the third heat exchanger, where the refrigerant is cooled; And 상기 제 3 열교환기에서 공기 조화 유닛으로 냉각된 냉매를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Supplying a cooled refrigerant from said third heat exchanger to an air conditioning unit.
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